JPH04261523A - 集積形光方向性結合器 - Google Patents
集積形光方向性結合器Info
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- JPH04261523A JPH04261523A JP3273256A JP27325691A JPH04261523A JP H04261523 A JPH04261523 A JP H04261523A JP 3273256 A JP3273256 A JP 3273256A JP 27325691 A JP27325691 A JP 27325691A JP H04261523 A JPH04261523 A JP H04261523A
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
- G02F1/3133—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type the optical waveguides being made of semiconducting materials
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、制御可能な集積形光り
方向性結合器に関する。
方向性結合器に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体材料から成る基板上に集積され、
この基板のドーピングされないかまたはnドーピングさ
れた導波膜によって規定された2つの所定幅の条帯状導
波路から構成され、これらの条帯状導波路は、結合部分
では、この結合部分において一方の条帯状導波路の導波
膜内を案内された光波が他方の条帯状導波路の導波膜内
へ過結合し得るような微小間隔にて互いに延在し、結合
部分において少なくとも1つの条帯状導波路は導波膜上
に配設された所定幅の半導体材料製リブを有し、結合部
分の内部においてリブの領域では導波膜の上側または下
側に接触部を介して電気的に制御可能なpnまたはpi
n接合が集積され、その際接合はpドーピングされた材
料からnドーピングされるかまたはドーピングされない
材料に向かって導波膜から所定間隔にて配置され、pド
ーピングされた材料はこの接合の導波膜とは反対側に設
けられ、電気的に制御可能なpnまたはpin接合を有
する条帯状導波路部分(第1領域内)は電気的に制御可
能な条帯状導波路であり、電気的に制御可能な条帯状導
波路の外に存在する各条帯状導波路部分(第2領域内)
または条帯状導波路は受動条帯状導波路を形成する制御
可能な集積形光方向性結合器はドイツ連邦共和国特許出
願公開第3929131号(特開平3−98016)明
細書において提案されている。
この基板のドーピングされないかまたはnドーピングさ
れた導波膜によって規定された2つの所定幅の条帯状導
波路から構成され、これらの条帯状導波路は、結合部分
では、この結合部分において一方の条帯状導波路の導波
膜内を案内された光波が他方の条帯状導波路の導波膜内
へ過結合し得るような微小間隔にて互いに延在し、結合
部分において少なくとも1つの条帯状導波路は導波膜上
に配設された所定幅の半導体材料製リブを有し、結合部
分の内部においてリブの領域では導波膜の上側または下
側に接触部を介して電気的に制御可能なpnまたはpi
n接合が集積され、その際接合はpドーピングされた材
料からnドーピングされるかまたはドーピングされない
材料に向かって導波膜から所定間隔にて配置され、pド
ーピングされた材料はこの接合の導波膜とは反対側に設
けられ、電気的に制御可能なpnまたはpin接合を有
する条帯状導波路部分(第1領域内)は電気的に制御可
能な条帯状導波路であり、電気的に制御可能な条帯状導
波路の外に存在する各条帯状導波路部分(第2領域内)
または条帯状導波路は受動条帯状導波路を形成する制御
可能な集積形光方向性結合器はドイツ連邦共和国特許出
願公開第3929131号(特開平3−98016)明
細書において提案されている。
【0003】この方向性結合器においては、pnまたは
pin接合はリブ形導波路として形成された両条帯状導
波路の全長に亘って延在している。この条帯状導波路は
従って標準的な導波路構造を有しており、その場合結合
部分におけるpnまたはpin接合が電気的接触部を介
して電気的に制御可能である。
pin接合はリブ形導波路として形成された両条帯状導
波路の全長に亘って延在している。この条帯状導波路は
従って標準的な導波路構造を有しており、その場合結合
部分におけるpnまたはpin接合が電気的接触部を介
して電気的に制御可能である。
【0004】この方向性結合器は、光入力信号が電気的
制御信号に応じてスイッチの一方の出力端または他方の
出力端に供給される光スイッチとして駆動され得る。
制御信号に応じてスイッチの一方の出力端または他方の
出力端に供給される光スイッチとして駆動され得る。
【0005】既提案の方向性結合器においては、これら
の構成要素の機能は一般に入力信号の偏光に左右される
、即ち幾何学形状が定められている場合、TE偏光され
た入力信号はTM偏光された入力信号とは異なり複数の
出力端に分配されるという欠点を有する。
の構成要素の機能は一般に入力信号の偏光に左右される
、即ち幾何学形状が定められている場合、TE偏光され
た入力信号はTM偏光された入力信号とは異なり複数の
出力端に分配されるという欠点を有する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この方向性
結合器の機能が偏光に殆ど左右されず、従ってこのよう
な方向性結合器を用いて実現された光スイッチの機能が
偏光に殆ど左右されないように、冒頭で述べた種類の方
向性結合器を改善することを課題とする。
結合器の機能が偏光に殆ど左右されず、従ってこのよう
な方向性結合器を用いて実現された光スイッチの機能が
偏光に殆ど左右されないように、冒頭で述べた種類の方
向性結合器を改善することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、受動条帯状導波路がpnまたはpin接
合のない条帯状導波路構造を有することを特徴とする。
に、本発明は、受動条帯状導波路がpnまたはpin接
合のない条帯状導波路構造を有することを特徴とする。
【0008】本発明による方向性結合器の特に有利な実
施態様は請求項2以降に記載されている。特に、受動条
帯状導波路の条帯状導波路構造はドイツ連邦共和国特許
出願公開第4014234号明細書に記載されたレーザ
ダイオードとの集積化に適するという利点を有する。受
動条帯状導波路の条帯状導波路構造は、電気的に制御可
能な条帯状導波路の条帯状導波路構造から上膜の省略ま
たはエッチング除去によって、このレーザダイオード上
に簡単に製作され得る。
施態様は請求項2以降に記載されている。特に、受動条
帯状導波路の条帯状導波路構造はドイツ連邦共和国特許
出願公開第4014234号明細書に記載されたレーザ
ダイオードとの集積化に適するという利点を有する。受
動条帯状導波路の条帯状導波路構造は、電気的に制御可
能な条帯状導波路の条帯状導波路構造から上膜の省略ま
たはエッチング除去によって、このレーザダイオード上
に簡単に製作され得る。
【0009】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
【0010】図1に示された方向性結合器において、基
板S上に集積された幅bの条帯状導波路WL1、WL2
は結合部分Kにおいて微小間隔dでもって互いに案内さ
れている。この間隔dは、この結合部分Kにおいて一方
の条帯状導波路WL1またはWL2の導波膜内を案内さ
れた光波が他方の条帯状導波路WL2またはWL1の導
波膜内へ過結合しない程度の小ささである。
板S上に集積された幅bの条帯状導波路WL1、WL2
は結合部分Kにおいて微小間隔dでもって互いに案内さ
れている。この間隔dは、この結合部分Kにおいて一方
の条帯状導波路WL1またはWL2の導波膜内を案内さ
れた光波が他方の条帯状導波路WL2またはWL1の導
波膜内へ過結合しない程度の小ささである。
【0011】条帯状導波路WL1またはWL2の電気的
に制御可能な条帯状導波路を形成する条帯状導波路部分
は移相器部分内に形成され、例えば領域B1に亘って延
在している。領域B1の外部つまり領域B1の左右の領
域B2においては、条帯状導波路WL1、WL2は受動
条帯状導波路である。
に制御可能な条帯状導波路を形成する条帯状導波路部分
は移相器部分内に形成され、例えば領域B1に亘って延
在している。領域B1の外部つまり領域B1の左右の領
域B2においては、条帯状導波路WL1、WL2は受動
条帯状導波路である。
【0012】領域B1は同様に2つの半部分領域に分割
されており、その内一方の半部分領域は結合部分の中心
Mから左に存在し、他方の半部分領域は結合部分の中心
Mから右に存在する。なお、両半部分領域は中心Mから
等しい距離を有している。この場合、半部分領域に所属
する条帯状導波路部分は制御可能な条帯状導波路であり
、一方、この半部分領域間に存在する条帯状導波路部分
とこの半部分領域の左右に配設された条帯状導波路部分
とは受動条帯状導波路である。
されており、その内一方の半部分領域は結合部分の中心
Mから左に存在し、他方の半部分領域は結合部分の中心
Mから右に存在する。なお、両半部分領域は中心Mから
等しい距離を有している。この場合、半部分領域に所属
する条帯状導波路部分は制御可能な条帯状導波路であり
、一方、この半部分領域間に存在する条帯状導波路部分
とこの半部分領域の左右に配設された条帯状導波路部分
とは受動条帯状導波路である。
【0013】制御可能な条帯状導波路の条帯状導波路構
造は図2に断面が示されている。この構造によれば、基
板S上には導波膜wSが設けられている。導波膜wS上
には厚さDの間隔膜ASが設けられ、さらにこの間隔膜
AS上にはリブRが設けられている。リブRの幅bは条
帯状導波路の幅を規定する。
造は図2に断面が示されている。この構造によれば、基
板S上には導波膜wSが設けられている。導波膜wS上
には厚さDの間隔膜ASが設けられ、さらにこの間隔膜
AS上にはリブRが設けられている。リブRの幅bは条
帯状導波路の幅を規定する。
【0014】基板Sはnドーピングされた半導体材料か
ら構成されている。同様に導波膜wSもnドーピングさ
れた半導体材料から構成されている。なお、この導波膜
wSの材料および/またはドーピングはその屈折率が基
板Sの屈折率よりも大きくなるように選定されている。
ら構成されている。同様に導波膜wSもnドーピングさ
れた半導体材料から構成されている。なお、この導波膜
wSの材料および/またはドーピングはその屈折率が基
板Sの屈折率よりも大きくなるように選定されている。
【0015】間隔膜ASはnドーピングされるかまたは
ドーピングされない半導体材料から構成され、この半導
体材料はその屈折率が導波膜wSの屈折率よりも小さく
なるように選定されている。
ドーピングされない半導体材料から構成され、この半導
体材料はその屈折率が導波膜wSの屈折率よりも小さく
なるように選定されている。
【0016】リブRはpドーピングされた半導体材料か
ら構成されている。
ら構成されている。
【0017】基板Sのnドーピングされた材料と、導波
膜wSのnドーピングされた材料と、間隔膜ASのドー
ピングされない材料と、リブRのpドーピングされた材
料とによって、pnまたはpin接合が形成される。接
合Uはpドーピングされた材料からnドーピングされる
かまたはドーピングされない材料に向かって導波膜wS
から間隔Dにて配設されている。
膜wSのnドーピングされた材料と、間隔膜ASのドー
ピングされない材料と、リブRのpドーピングされた材
料とによって、pnまたはpin接合が形成される。接
合Uはpドーピングされた材料からnドーピングされる
かまたはドーピングされない材料に向かって導波膜wS
から間隔Dにて配設されている。
【0018】リブRの表面の下には高pドーピングされ
た接触膜Ksが形成されており、この接触膜は金属接触
部pkと電気的に結合されている。この接触部pkに導
かれているリード線Lはこのリード線Lを間隔膜ASと
リブRとから分離する電気絶縁膜IS、例えば酸化膜上
を案内されている。
た接触膜Ksが形成されており、この接触膜は金属接触
部pkと電気的に結合されている。この接触部pkに導
かれているリード線Lはこのリード線Lを間隔膜ASと
リブRとから分離する電気絶縁膜IS、例えば酸化膜上
を案内されている。
【0019】接触部pkの対向接触部は基板Sの下側に
設けられ、nkが付されている。
設けられ、nkが付されている。
【0020】基板SとリブRとは例えばInPから構成
され、一方、導波膜wSと間隔膜ASとはInGaAs
Pから構成されている。その場合、間隔膜ASの材料は
1.1μmのギャップ波長を有し、導波膜wSの材料は
1.25μmのギャップ波長を有し得る。
され、一方、導波膜wSと間隔膜ASとはInGaAs
Pから構成されている。その場合、間隔膜ASの材料は
1.1μmのギャップ波長を有し、導波膜wSの材料は
1.25μmのギャップ波長を有し得る。
【0021】受動条帯状導波路のpnまたはpin接合
のない条帯状導波路構造は種々に構成され得る。
のない条帯状導波路構造は種々に構成され得る。
【0022】図3aおよびbに示された実施例において
は、この構造はnドーピングされるかまたはドーピング
されない半導体材料から成る導波膜wSの厚肉領域を形
成するリブR1によって規定されている。なお、リブR
1の幅bは受動条帯状導波路WL1、WL2の幅を決定
する。導波膜wSは基板Sとは反対側の上面Oが空気ま
たは他の標準材料、例えば基板Sの材料に接する。
は、この構造はnドーピングされるかまたはドーピング
されない半導体材料から成る導波膜wSの厚肉領域を形
成するリブR1によって規定されている。なお、リブR
1の幅bは受動条帯状導波路WL1、WL2の幅を決定
する。導波膜wSは基板Sとは反対側の上面Oが空気ま
たは他の標準材料、例えば基板Sの材料に接する。
【0023】図3cの実施例においては、この構造は幅
bが受動条帯状導波路の幅を規定する条帯状導波膜wS
を有している。この条帯状導波膜wSは基板Sの標準材
料によって取囲まれている。しかしながら、例えば条帯
状導波膜wSが基板Sの表面上に形成され、標準材料か
ら成る被覆膜によって被覆されるかまたは被覆されない
ようにすることもできる。この場合、この条帯状導波膜
wSと基板Sとに空気または他の標準材料が接する。
bが受動条帯状導波路の幅を規定する条帯状導波膜wS
を有している。この条帯状導波膜wSは基板Sの標準材
料によって取囲まれている。しかしながら、例えば条帯
状導波膜wSが基板Sの表面上に形成され、標準材料か
ら成る被覆膜によって被覆されるかまたは被覆されない
ようにすることもできる。この場合、この条帯状導波膜
wSと基板Sとに空気または他の標準材料が接する。
【0024】図3dの実施例においては、pnまたはp
in接合のない条帯状導波路構造は導波膜wS上に配設
された標準材料製の他の膜aSの厚肉領域を形成するリ
ブR2によって規定される。なお、リブR2の幅bは受
動条帯状導波路WL1、WL2の幅を決定する。他の膜
aSは導波膜wSとは反対側の上面OWが空気または他
の標準材料に接する。
in接合のない条帯状導波路構造は導波膜wS上に配設
された標準材料製の他の膜aSの厚肉領域を形成するリ
ブR2によって規定される。なお、リブR2の幅bは受
動条帯状導波路WL1、WL2の幅を決定する。他の膜
aSは導波膜wSとは反対側の上面OWが空気または他
の標準材料に接する。
【0025】本発明による方向性結合器は、先ず導波膜
wSと間隔膜ASとこの上に配置されたリブRとを備え
た基板Sが従来技術によって製造されるように有利に製
造され得る。領域B1ではリブRが残留し続ける。その
領域では絶縁膜ISと、接触部pkと、リード線Lとが
同様に従来技術によって実現される。
wSと間隔膜ASとこの上に配置されたリブRとを備え
た基板Sが従来技術によって製造されるように有利に製
造され得る。領域B1ではリブRが残留し続ける。その
領域では絶縁膜ISと、接触部pkと、リード線Lとが
同様に従来技術によって実現される。
【0026】領域B2においては少なくともリブRが例
えばエッチングによって除去される。2つの領域B2に
はリブRが作成されない。即ちこのリブRはこの領域B
2においては初めから省略することもできる。
えばエッチングによって除去される。2つの領域B2に
はリブRが作成されない。即ちこのリブRはこの領域B
2においては初めから省略することもできる。
【0027】図3aないしcに示された条帯状導波路構
造を製作するために、領域B2においては間隔膜ASが
例えばエッチングによって除去される。領域B2にはこ
の間隔膜ASが作成されない、即ち初めから省略するこ
ともできる。
造を製作するために、領域B2においては間隔膜ASが
例えばエッチングによって除去される。領域B2にはこ
の間隔膜ASが作成されない、即ち初めから省略するこ
ともできる。
【0028】導波膜wSのリブR1はこの導波膜wSの
薄いエッチングによってリブR1の領域の外に作成され
る。
薄いエッチングによってリブR1の領域の外に作成され
る。
【0029】図3bの場合には、リブR1の作成後、被
覆膜DSが導波膜wS上に例えばエピタキシーによって
設けられる。この被覆膜DSは例えば基板と同じ材料か
ら構成し得る。
覆膜DSが導波膜wS上に例えばエピタキシーによって
設けられる。この被覆膜DSは例えば基板と同じ材料か
ら構成し得る。
【0030】図3cの実施例においては、平面状導波膜
wSが幅bの条帯になるまでエッチングされる。初めか
ら幅bの条帯状導波膜wSだけが作成され、従ってこの
条帯の外の導波膜wSは初めから省略することもできる
。製作された条帯状導波膜wSは被覆膜によって被覆さ
れる。この被覆膜は例えば基板Sの材料から構成され、
エピタキシャル法により製作され得る。図3cにおいて
は、被覆膜と基板Sとは同一材料から構成され、被覆膜
と基板との境界はなくなっている。被覆膜は省くことも
でき、それゆえ条帯状導波膜wSはその場合には基板S
の上で空気に接する。
wSが幅bの条帯になるまでエッチングされる。初めか
ら幅bの条帯状導波膜wSだけが作成され、従ってこの
条帯の外の導波膜wSは初めから省略することもできる
。製作された条帯状導波膜wSは被覆膜によって被覆さ
れる。この被覆膜は例えば基板Sの材料から構成され、
エピタキシャル法により製作され得る。図3cにおいて
は、被覆膜と基板Sとは同一材料から構成され、被覆膜
と基板との境界はなくなっている。被覆膜は省くことも
でき、それゆえ条帯状導波膜wSはその場合には基板S
の上で空気に接する。
【0031】図3dの実施例は、例えば、間隔膜ASが
リブRの領域の外に薄くエッチング形成され、この間隔
膜ASが他の膜aSを形成するようにして製作される。
リブRの領域の外に薄くエッチング形成され、この間隔
膜ASが他の膜aSを形成するようにして製作される。
【図1】本発明による方向性結合器の一例を示す平面図
。
。
【図2】電気的に制御可能な条帯状導波路の結合部分に
おける図1のII−II断面線に沿った断面図。
おける図1のII−II断面線に沿った断面図。
【図3】本発明による方向性結合器の受動条帯状導波路
の図1のIII−III断面線に沿った断面図で、aな
いしdはこの受動条帯状導波路の条帯状導波路構造のそ
れぞれ異なった例を示す断面図。
の図1のIII−III断面線に沿った断面図で、aな
いしdはこの受動条帯状導波路の条帯状導波路構造のそ
れぞれ異なった例を示す断面図。
S 基板
K 結合部分
U 接合
O 上面
R、R1、R2 リブ
wS 導波膜
OW 上面
WL1、WL2 条帯状導波路
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体材料から成る基板(S)上に集
積され、この基板(S)のドーピングされないかまたは
nドーピングされた導波膜(wS)によって規定された
2つの所定幅(b)の条帯状導波路(WL1、WL2)
から構成され、これらの条帯状導波路(WL1、WL2
)は、結合部分(K)では、この結合部分(K)におい
て一方の条帯状導波路(WL1またはWL2)の導波膜
(wS)内を案内された光波が他方の条帯状導波路(W
L2またはWL1)の導波膜(wS)内へ過結合し得る
ような微小間隔(d)にて互いに延在し、前記結合部分
(K)において少なくとも1つの条帯状導波路(WL1
、WL2)は前記導波膜(wS)上に配設された幅(b
)の半導体材料製リブ(R)を有し、前記結合部分(K
)の内部において前記リブ(R)の領域では前記導波膜
(wS)の上側または下側に接触部を介して電気的に制
御可能なpnまたはpin接合が集積され、その際接合
(U)はpドーピングされた材料からnドーピングされ
るかまたはドーピングされない材料に向かって前記導波
膜(wS)から間隔(D)にて配置され、pドーピング
された材料はこの接合(U)の前記導波膜(wS)とは
反対側に設けられ、この電気的に制御可能なpnまたは
pin接合を有する条帯状導波路部分(領域B1内)は
電気的に制御可能な条帯状導波路であり、前記電気的に
制御可能な条帯状導波路の外に存在する各条帯状導波路
部分(領域B2内)または条帯状導波路は受動条帯状導
波路を形成する制御可能な集積形光方向性結合器におい
て、前記受動条帯状導波路はpnまたはpin接合のな
い条帯状導波路構造を有することを特徴とする集積形光
方向性結合器。 - 【請求項2】 pnまたはpin接合のない条帯状導
波路構造は、nドーピングされるかまたはドーピングさ
れない半導体材料から成る導波膜(wS)の厚肉領域を
形成するリブ(R1)によって規定され、このリブ(R
1)の幅(b)は受動条帯状導波路(WL1、WL2)
の幅を決定し、前記導波膜(wS)は基板(S)とは反
対側面(O)が空気または他の標準材料に接することを
特徴とする請求項1記載の方向性結合器。 - 【請求項3】 pnまたはpin接合のない条帯状導
波路構造は、幅(b)が受動条帯状導波路の幅を決定す
る条帯状導波膜(wS)を有し、この条帯状導波膜(w
S)は基板(S)の標準材料に取囲まれるかまたはこの
条帯状導波膜(wS)と前記基板(S)とに空気または
他の標準材料が接することを特徴とする請求項1記載の
方向性結合器。 - 【請求項4】 pnまたはpin接合のない条帯状導
波路構造は導波膜(wS)上に配設された標準材料製の
他の膜(aS)の厚肉領域を形成するリブ(R2)によ
って規定され、このリブ(R2)の幅(b)は受動条帯
状導波路(WL1、WL2)の幅を決定し、前記他の膜
(aS)は前記導波膜(wS)とは反対側の上面(OW
)に空気または他の標準材料が接することを特徴とする
請求項1記載の方向性結合器。
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